CN201740635U - 基于线激光的多点挠度测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于线激光的多点挠度测量装置，所述装置包括至少一套激光光点定位装置和摄像装置，还包括线激光发射器和计算机，所述激光光点定位装置包括上固定连接件、光点定位线、弹簧、下固定连接件和吸光屏，本实用新型安装完成以后，当摄像装置发生上下位移，光点定位线上由线激光发射器形成的光点通过摄像装置形成的图像将发生相应的变化，通过对图像中光点位置进行采集和运算，算出桥梁的挠度，本实用新型具有精度高、便于观察，测量成本低廉，易于安装等优点；可同时检测及监测任何时刻被测多个点的振动情况及桥两侧因温差不同而引起的挠度值不同，预测其长期位移或挠度及其发展趋势。

Description

基于线激光的多点挠度测量装置

技术领域

本实用新型涉及挠度监测领域，也可用于地面沉降、山体移动、楼宇下沉的检测和监测，特别涉及一种基于线激光的多点挠度测量装置。

背景技术

桥梁等建筑结构的梁在自重、荷载作用下的垂向和侧向变形称为挠度，而桥塔在拉索和风荷载等作用下产生的侧向变形称为位移，一般用塔顶相对塔基的位移来表示，桥梁的位移在现代路桥健康检测及监测中起着重要的作用。现有技术中，能够传统的桥梁位移测量基本上都是在桥梁竣工验收时，或已察觉到明显的险情后，才用仪器进行一次性人工测量，今年来随着桥梁长期健康监测技术的发展，基于光电测量方法的长期、自动测量技术得到了飞速的发展，

用于检测及监测桥梁挠度的方法和装置越来越多，虽然功能相同，但结构各异。如专利号为ZL 200310057473.6的中国专利“位移/挠度检测和监测装置及方法”和专利号为ZL 200510020324.2的中国专利“自标定自编码成像法多点动态挠度/位移测量装置”，两者都是利用的光电技术进行挠度测量的装置，但是前者采用一对一的测量，无法利用一个激光源测量多个点，大大增加了测量成本；后者由于测量范围很宽，测量精度会很低，无法满足高精度的要求。又如光电液连通管法检测桥梁挠度受温度影响很大，且计算误差复杂。再如专利号为ZL 200510020375.5的中国专利“二维、大量程激光挠度/位移测量方法及装置”，通过控制可控阻尼铰链结构使反映被测结构位置的激光光束水平射到光斑接收测量装置上，形成光斑，经摄像装置对光斑和标记成像，再计算激光光斑的重心位置和发光二极管像的相对距离，获得目前光斑的坐标，把坐标减去初始值，即获得目前光斑的位移值，得出被测结构的二维位移，但是由于该装置的激光光束只能水平射到光斑接收测量装置上，因此激光发射器和光斑接收测量装置必须处于同一水平线上，对于有倾角的场地无法使用，安装和使用的范围有限，即使是在水平面上安装，要求激光光束完全水平射到光斑接收测量装置的调试和操作也很困难。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述不足，本实用新型的目的在于提供一种精度高，并且安装调试方便、使用范围广，可长期、远距离检测/监测结构物挠度的基于基于线激光的多点挠度测量装置。

本实用新型的目的是这样实现的：本实用新型的基于线激光的多点挠度测量系统包括至少一套激光光点定位装置和摄像装置，还包括线激光发射器和计算机，所述激光光点定位装置包括上固定连接件、光点定位线、弹簧、下固定连接件和吸光屏，所述光点定位线的上端通过上固定连接件与待测结构的顶部相连接，所述光点定位线的下端依次连接弹簧和下固定连接件，并通过下固定连接件与待测结构的底部相连接，所述竖直中线通过弹簧的弹性作用保持竖直绷紧状态；

所述线激光发射器设置的位置应保证发出的线激光与各个光点定位线垂直相交，并在光点定位线上形成光点；所述吸光屏以与光点定位线相平行的方式设置在光点定位线附近，所述摄像装置与激光光点定位装置的数量相同，其镜头正对光点定位线上的光点位置且与吸光屏的吸光平面相对应；

所述摄像装置的信号输出端与计算机的信号输入端相联接。

进一步，所述上固定连接件和下固定连接件采用固定螺栓。

利用本实用新型进行桥梁挠度测量，包括以下步骤：

1)在桥跨上需要测试的点安装光点定位线；

2)将光点定位线一端与固定螺栓连接，固定在桥底；另一端通过弹簧与固定螺栓连接，固定在桥底，弹簧的作用使光点定位线处于绷紧状态；安装时要确保光点定位线的竖直向下；

3)在桥跨上需要测试的点安装摄像装置，使其镜头端正对光点定位线，并与光点定位线保持适当距离；

4)在光点定位线与摄像装置正面安装吸光屏，防止干扰；

5)在桥跨的一侧桥墩处安装线状激光器，使其形成的线状激光基本水平与所有光点定位线垂直并在所有光点定位线上形成一个小光点，光点图像处于摄像范围中部；

6)当摄像装置发生上下位移，光点定位线上的光点通过摄像装置形成的图像将发生相应的变化，通过对图像中光点位置进行采集和运算，算出桥梁的挠度。

相比现有技术，本实用新型具有如下优点及特点：

1)精度高，由于光点定位线上形成的光点小，通过计算机可以实现亚像素级定位，因此测得的数据较为精确；

2)采集的数据经由电脑接口传至电脑，便于观察，传输处理方便；

3)能够检测及监测任意待测点的位移变化，可对各型桥梁的挠度进行检测和监测；

4)可检测及监测任何时刻被测点的振动情况，以及长期位移或挠度及其发展趋势，并可通过网络远距离获取信息进行分析；

5)可同时布置多个测试点，同时对多点的挠度变化进行测量。

6)结构简单、制造成本低廉，同时安装调试方便。

本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。

附图说明

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细描述，其中：

图1为本实用新型使用时单个测量点安装示意图；

图2为本实用新型使用时侧视状态示意图；

图3为本实用新型使用时俯视状态示意图。

具体实施方式

以下将参照附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本实用新型，而不是为了限制本实用新型的保护范围。

如图所示，本实用新型的基于线激光的多点挠度测量装置，包括设置在各个待测点15的多套激光光点定位装置10和摄像装置，还包括线激光发射器和计算机，激光光点定位装置10包括上固定连接件1、光点定位线2、弹簧3、下固定连接件4和吸光屏7，光点定位线2的上端通过上固定连接件1与桥梁的顶侧12相连接，光点定位线2的下端依次连接弹簧3和下固定连接件4，并通过下固定连接件4与桥梁的底侧13相连接，光点定位线2通过弹簧3的弹性作用保持竖直绷紧状态，吸光屏7以与光点定位线2相平行的方式设置在光点定位线2的后面；

线激光发射器8发出的线激光与各个光点定位线2垂直相交，并在光点定位线2上形成光点；摄像装置5固定于桥梁腹板16处各个待测点15，其数量与激光光点定位装置相同，并以一一对应的方式使镜头正对光点定位线2和吸光屏7的吸光表面；摄像装置5的信号输出端与计算机9的信号输入端相联接。

本实施例中，上固定连接件1和下固定连接件4采用固定螺栓。

进行桥梁挠度测量的方法包括以下步骤：

1)在桥跨上需要测试的点安装光点定位线；

2)将光点定位线一端与固定螺栓连接，固定在桥底；另一端通过弹簧与固定螺栓连接，固定在桥底，弹簧的作用使光点定位线处于绷紧状态且安装时要确保光点定位线的竖直向下；

3)在桥跨上需要测试的点安装摄像装置，使其镜头端正对光点定位线，并与光点定位线保持适当距离，摄像装置通过计算机接口与计算机相连；

4)在光点定位线附近，与摄像装置的镜头端相对应的位置安装好吸光屏，防止干扰；

5)在桥跨的一侧桥墩处安装线状激光器，使其形成的线状激光基本水平与所有光点定位线垂直并在所有光点定位线上形成一个小光点，光点图像处于摄像范围中部；

6)当摄像装置发生上下位移，光点定位线上的光点通过摄像装置形成的图像将发生相应的变化，通过对图像中光点位置进行采集和运算，算出桥梁的挠度。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.基于线激光的多点挠度测量系统，其特征在于：所述装置包括至少一套激光光点定位装置和摄像装置(5)，还包括线激光发射器(8)和计算机(9)，所述激光光点定位装置包括上固定连接件(1)、光点定位线(2)、弹簧(3)、下固定连接件(4)和吸光屏(7)，所述光点定位线(2)的上端通过上固定连接件(1)与待测结构的顶部相连接，所述光点定位线(2)的下端依次连接弹簧(3)和下固定连接件(4)，并通过(3)下固定连(3)接件(4)与待测结构的底部相连接，所述光点定位线(2)通过弹簧(3)的弹性作用保持竖直绷紧状态；

所述线激光发射器(8)设置的位置应保证发出的线激光与各个光点定位线(2)垂直相交，并在光点定位线(2)上形成光点(6)；所述吸光屏(7)以与光点定位线(2)相平行的方式设置在光点定位线(2)附近，所述摄像装置(5)与激光光点定位装置的数量相同，其镜头正对光点定位线(2)上的光点位置且与吸光屏(7)的吸光平面相对应；

所述摄像装置(5)的信号输出端与计算机(9)的信号输入端相联接。

2.根据权利要求1所述的基于线激光的多点挠度测量系统，其特征在于：所述上固定连接件(1)和下固定连接件(4)采用固定螺栓。

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